“环境微生物学”创新能力培养应用实践＊

单爱琴 裴宗平 白向玉 刘汉湖 程伟 肖昕 雷灵琰

(中国矿业大学江苏徐州221116)

“环境微生物学”是环境科学与工程专业的核心课程，在人才培养中占有极其重要的地位，既是微生物学、生物化学、无机及有机化学、生物学等课程的交叉科学，也是一门相对独立的学科，可为“水污染控制工程”、“大气污染控制工程”、“固体废物处理”、“环境监测”、“环境毒理学”等课程提供微生物基本理论和实验技能，为在不同专业交叉领域的理论及技术创新提供微生物学技术及方法。为了实现“全面推进素质教育，培养高素质创新人才”的总体目标，我们对“环境微生物学”在教学中发现的各类问题进行了改革、创新和完善。根据课程在学科中的作用和特点，编写合适教材，优化教学内容，选用合理教学手段，充分利用并改革实践环节，系统地把握教学规律，达到了培养高素质人才的目的，并取得了明显的效果［1］－［6］。

一、基本理论教学方法与手段

(一)优化教学内容，采用多媒体教学，提高教学效果。由于“环境微生物学”是一门实践性较强的交叉学科，涉及大量“有机化学”、“生物学”、“生物化学”等方面的基本理论，造成了该课程内容分散、知识点凌乱、系统性不强，容易造成课堂教学枯燥、无序的结果。尤其微生物分类及形态特征等内容，必须采用显微镜才能被观察到，但现有的教学条件是不可能将显微镜都搬进教室的。学生在有限的课时内既要认识原核、真核微生物分类及微观、宏观特征，又要掌握微生物的生理、生化机理，存在教与学之间的很大困难。为了解决这个矛盾，我们开发了多媒体课件，采用多媒体教学为主、板书教学为辅的方式。通过大量的微观图片，让学生能够直观地认识微生物的微观特征;在此基础上，以酶促反应动力学、糖的发酵及三羧酸循环为重点，突出不同有机物如脂肪、蛋白质降解的共性，让学说顺理成章地与污染物的降解转化有机联系起来。

(二)突破实践教学与理论教学的局限，促进微生物基本原理的理解。为了增强学生对微生物的感性认识，使内容生动易懂，鼓励学生自己动手，课后自由制作微生物标本。比如，学生可以把买来的土豆切破，观察土豆从完好到破损的过程中，微生物的生长、菌落扩张、土豆腐败的宏观特征，取菌落置于显微镜下观察微观形态、鉴别微生物种类，通过全程观察土豆腐败过程理解微生物的生长繁殖、代谢及对有机质营养的分解，对有机废水的生物处理机理便可融会贯通。

(三)采用教学互动，加强课程间的沟通，提高教学质量。为了达到教学互动的目的，在教学过程中，任课教师十分注重在课上、课下与学生的沟通，充分了解他们的想法，征求他们对教学内容及教学方法的意见和建议，针对集中的问题统一处理。如有些大纲上有要求，学科完整性也需要，但内容较简单的，改由学生课后学习并抽查;对大纲未作要求但学科群必备、学生又感兴趣的难度较大的内容也适当加以补充，不拘泥于条条框框。这样，既达到了教学目的，又扩大了学生的知识面。环境微生物学既是一门交叉学科，又是后续课程“环境监测”、“水污染控制工程”等课程学习必须必备的基础课之一。由于在内容上具有连贯性，在教科书中往往存在很多重复内容，为了节省宝贵的课时，主讲教师主动与有关课程的教师沟通、讨论，制定计划，使各课程间既有机联系又各不相同，突出重点，使真正需要的有用的知识得以传授，起到了有的放矢的作用。

二、实践教学体系的构建——宏观双模式

环境微生物科学作为交叉学科，来自于实践又服务于应用，理论与实践并重。因此，学生要通过实验、实习，掌握进行实验研究的基本方法和技能，加深理解并掌握微生物作用的基本理论及机理，实验技能与创新能力的培养是关键一环。

(一)搭建多样化实验平台，提高学生的实践技能。为了培养学生的实践能力，真正做到学以致用，我们通过各种方式为学生提供自己动手、分析问题、解决问题的机会，达到了预期效果。在新编写的实验教学大纲中，我们将实验学时由当初的6学时增加为24学时，并根据教学内容、专业培养要求完善实验内容，加强对学生实验能力的考核，要求学生从实验准备到实验结束都人人独立进行，并在实验课程之外开出了部分开放实验，为学生提供更多的实验平台，建立了三层次的实验模式即基本验证性实验、设计或综合性实验和开放性实验，逐步形成了以学生为主体，以实验、实习和科研训练为依托的多层次实践教学体系，增强实验技能的培养，取得了显著效果［6］－［11］。

(二)双模式实践体系的构成。为强化学生的基本理论及实践能力的培养，通过多年的教学研究，探索出适宜于不同学习要求的两种培养模式:一是面向所有本专业学生的“统一模式"，即保证所有学生完成从实践到理论再到实践的完整的学习过程;一是面向有志科研创新学生的“特色模式"，即满足部分学生的创新研究需求，开展科技训练。

1.面向本专业所有学生的“统一四阶段”培养模式:虽然“环境微生物学”课程的学习在第五学期进行，但是对环境微生物的认识与应用延伸贯穿于开课之前及开课之后的专业课程学习各阶段。面向本专业所有学生的“统一四阶段”培养模式即:认识实习(第4学期)—课程学习(第5学期)—生产实习(第6学期)—毕业(再认识)实习(第8学期)。具体地，在第四学期末即“环境微生物学”开课之前，首先带领学生到室外，比如到污染水体(发黑发臭、富营养化)场所做野外调查，近距离观察、感受微生物带来的危害及环境效应，到生活、工业污水处理厂了解、认识活性污泥即微生物群落对有机废水、化工废水强大的净化效果，激发学生的求知欲，学生将带着对现象与机理的疑问进入下阶段即课程学习之中。

2.“新老演替特色创新”模式。在多年的教学实践中发现，不同的学生有各自的学习诉求，不少学生对科研创新实践越来越感兴趣。虽然从学校到专业都很重视创新意识和科研技能的培养，但在各类大学生科研训练中发现存在一些普遍性的问题。以往大学生科研训练大多面向已学过本课程的高年级学生，虽然专业基础及实验技能扎实是优势，但由于学习专业课程任务繁重，加之准备考研究生或找工作耗费时间精力较多、用于科研实践的时间有限，而通常独立完成一个科研项目需要1－2年的时间周期，这使得很多科研项目难以在规定的时间内完成所有任务，有些只能草草了结。为此，将实践环节由高年级向低年级延伸，组织不同年级学生共同合作开展科研训练，以老带新。虽然有些低年级学生专业理论基础和实验技能薄弱，但在指导教师和高年级同学的带领下，初期可以锻炼科研素质和实验方法，即使高年级学生因考研、毕业离开团队，科研进程也不会中断。这种新老交替、上下游延伸的模式，有利于创新团队在较长的时间内完成科研任务，避免浅尝辄止、半途而废。

(三)“环境微生物学”课程体系建设今后努力的方向。环境微生物学在环境专业课程中是一门承上启下的专业基础课程，因而应当对环境微生物学有关的系列课程(水污染控制工程、给水与废水处理系统、现代环境生物技术、环境监测等)进行系统规划建设，形成一套有机的完整的课程体系;为满足越来越多的大学生科研创新锻炼需求，改善环境微生物实验室的实验条件，增强大学生科研训练的广度及深度;开发网络课堂，扩展学习渠道，及时反馈，构建教师与学生在线互动模式。

［1］余顺慧，付川.环境科学专业实践教学体系的创新与探索［J］.西南师范大学学报，2011，36(6).

［2］王书敏，曹优明，朱启红，等.环境科学专业实验课程体系改革与高级应用型人才培养实践研究［J］.重庆文理学院学报，2012，31(4).

［3］何兴兵，林永慧.环境科学专业《环境微生物学》课程研究型教学模式探索［J］.教育教学论坛，2012，37(B).

［4］梁玉婷，申蓉艳，赵远.环境专业微生物类课程教学探讨［J］.黑河学院学报，2012，3(4).

［5］陈一萍.高校环境类专业“环境微生物学”课程实验项目设置探讨［J］.长江大学学报：自然科学版，2012，9(6).

［6］孙彤，徐姝颖.学生个性化发展与环境科学专业人才培养模式［J］.辽宁工业大学学报，2012，14(2).

［7］王平祥.研究型农业大学人才培养方案的构建与实施［J］.中国大学教学，2006，(1).

［8］黄桂湘.构建研究型大学课程体系的实践与探索［J］.航海教育研究，2005，(3).

［9］陶玲，任王君，乔国栋.构建环境科学实验平台促进科研创新型人才培养［J］.高等理科教育，2008，(6).

［10］张俊华.高校环境科学专业教育中实验性课程教学初探［J］.教育教学论坛，2012，33(B).

［11］邱木清.环境科学专业实验实践教学改革探讨［J］.北京电力高等专科学校学报，2012，(3).